具有无线充电功能的方向盘及赛车的制作方法

本发明涉及赛车的技术领域，特别涉及具有无线充电功能的方向盘及赛车。

背景技术：

现有技术中，f1(formulaone，世界一级方程式锦标赛)赛车作为一种大型赛事，每年各个汽车公司会投入大量预算去进行赛车的设计和改进，赛车所使用的车型与现行通用的汽车不同，为了充分展现车手的技术以及方便在大型场地上实现比赛，其体积一般仅容纳一人就坐，因此，为了方便车手就坐，一般采用可拆卸方向盘的安装形式。基于上述原因，为了使得普通人也能体验f1赛车的临场感，现行的游戏机领域出现了f1赛车的模拟机。

然而，由于对应游戏机的方向盘为可拆卸方向盘，但是游戏机方向盘需要实现的功能很多，如充电、多种控制类信号的通讯等，因此在这之间会有很多连线，方向盘在转动时带动这些线缠绕，因而使得方向盘无法接连转动很多圈，在转动到一定角度就得往回转动，对游戏的体验造成了不好的影响。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提出一种具有无线充电功能的方向盘，旨在解决现有赛车的方向盘与车的主体之间的连线缠绕的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种具有无线充电功能的方向盘，所述具有无线充电功能的方向盘包括：

电机，所述电机具有驱动轴；

方向盘转动组件，所述方向盘转动组件与所述驱动轴连接；

无线发射组件，所述无线发射组件固定安装于所述电机面向所述方向盘转动组件的一侧并环绕所述驱动轴设置；

无线接收组件，所述无线接收组件设于所述方向盘转动组件面对所述无线发射组件的一侧，所述无线接收组件的位置与所述无线发射组件对应，并环绕所述驱动轴设置。

可选地，所述无线发射组件和/或所述无线接收组件包括：

线圈外壳，所述线圈外壳呈圆环状，且中部设置有供所述驱动轴穿过的中心孔，所述线圈外壳的内部形成有环形容纳槽；以及

线圈，所述线圈环绕于所述环形容纳槽内。

可选地，所述线圈外壳上设置有贯穿其轴向端面的多个固定孔，通过连接件穿过多个所述固定孔将所述线圈外壳连接于所述电机上或所述方向盘转动组件上。

可选地，所述线圈外壳的材质为塑料板或者玻纤板。

可选地，所述电机为无刷电机、步进电机、伺服电机、内转子电机中的任一种。

可选地，所述电机上设置有安装板，所述无线发射组件固定安装于所述安装板面向所述方向盘转动组件的一侧。

可选地，所述无线发射组件与所述驱动轴之间设置有第一屏蔽层。

可选地，所述具有无线充电功能的方向盘还包括：

扣件，所述扣件设于所述驱动轴上，

扣座，设于所述方向盘转动组件上，所述方向盘转动组件安装于所述驱动轴时，所述扣件扣接于所述扣座内，以将所述方向盘转动组件与所述驱动轴连接固定。

可选地，所述无线发射组件上还设置有第一无线通讯组件，所述无线发射组件的线圈外壳上设置有第一天线标签，以引出所述第一无线通讯组件的天线；

所述无线接收组件上还设置有第二无线通讯组件，所述无线接收组件的线圈外壳上设置有第二天线标签，以引出所述第二无线通讯组件的天线。

为实现上述目的，本发明还提出一种赛车，所述赛车包括如上所述的具有无线充电功能的方向盘。

本发明的具有无线充电功能的方向盘包括电机、方向盘转动组件、无线发射组件和无线接收组件，其中，电机具有驱动轴，所述方向盘转动组件与所述驱动轴连接，所述无线发射组件固定安装于所述电机面向所述方向盘转动组件的一侧并环绕所述驱动轴设置，此时，无论电机的驱动轴是否转动无线发射组件均不会随着驱动轴的转动而转动，杜绝了电机内连接到无线发射组件的各种电线和信号线缠绕的可能性。另外，所述无线接收组件设于所述方向盘转动组件面对所述无线发射组件的一侧，所述无线接收组件的位置与所述无线发射组件对应，并环绕所述驱动轴设置。无论是在方向盘转动还是未转动时，无线接收组件相对于所述方向盘转动组件均为静置状态，而在转动时，无线接收组件相对于所述无线发射组件为转动状态，从而可以进一步避免方向盘转动组件连接到无线接收组件的电线和信号接收线之间发生缠绕的情况，通过上述方案，解决了现有赛车的方向盘转动时，方向盘与车的主体之间的连线会缠绕的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明具有无线充电功能的方向盘的结构示意图；

图2为本发明具有无线充电功能的方向盘的结构示意图；

图3为本发明赛车的无线发射电路的电路示意图；

图4为本发明赛车的无线接收电路的电路示意图。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

本发明提出一种具有无线充电功能的方向盘，以解决现有赛车的方向盘与车的主体之间的连线缠绕的技术问题。

在示例性技术中，为了解决上述问题，一般通过限制方向盘的转动幅度来实现，即向左转动一定幅度后即必须向右转动后，才能继续向左转动，而有时候赛车转弯幅度很大，必须一次到底，否则很难实现车手需要实现的动作，不利于比赛。

在一实施例中，如图1、2所示，具有无线充电功能的方向盘包括电机200、方向盘转动组件100、无线发射组件2002和无线接收组件2001，电机200具有驱动轴2005，方向盘转动组件方向盘转动组件100与驱动轴2005连接。无线发射组件2002固定安装于电机200面向方向盘转动组件100的一侧并环绕驱动轴2005设置。此时，无论电机200的驱动轴2005是否转动无线发射组件2002均不会随着驱动轴2005的转动而转动，杜绝了电机200内连接到无线发射组件2002的各种电线和信号线缠绕的可能性。另外，无线接收组件2001设于方向盘转动组件100面对无线发射组件2002的一侧，无线接收组件2001的位置与无线发射组件2002对应，并环绕驱动轴2005设置，因此无论是在方向盘转动还是未转动时，无线接收组件2001相对于方向盘转动组件100均为静置状态，而在转动时，无线接收组件2001相对于无线发射组件2002为转动状态，从而可以进一步避免方向盘转动组件100连接到无线接收组件2001的电线和信号接收线之间发生缠绕的情况，通过上述方案，首先通过无线接收组件2001和无线发射组件2002解决了方向盘转动组件100以及电机200之间的各种电线和信号线缠绕问题，从而使得现有赛车的方向盘转动时，方向盘与车的主体之间的连线不会有相关连线，因此，也不会发生缠绕。还通过分别对驱动轴2005和无线发射组件2002的相对位置进行限定以及对方向盘转动组件100和无线接收组件2001的相对位置进行限定，分别从电机200驱动轴2005以及方向盘转动组件方向盘转动组件100两个部件先解决了其中电机200内连接到无线发射组件2002的各种电线和信号线缠绕以及方向盘转动组件100连接到无线接收组件2001的电线和信号接收线之间发生缠绕的问题，此时，将无线发射组件2002以及无线接收组件2001环绕驱动轴2005设置，可以进一步减少具有无线充电功能的方向盘的体积，而且，此时的两者均正对设置，还能进一步提高其传输效率。此时，方向盘还可以实现连续不限次的360°旋转，也不会发生连接的缠绕问题，非常适合比赛的场合。

在一实施例中，参考图2，无线发射组件2002包括线圈外壳和线圈，线圈外壳呈圆环状，且中部设置有供驱动轴2005穿过的中心孔，线圈外壳的内部形成有环形容纳槽，线圈环绕于环形容纳槽内。

由于此时的无线发射组件2002中部设置有供驱动轴2005穿过的中心孔，线圈外壳的内部形成有环形容纳槽，线圈环绕于环形容纳槽。从而可以使得无线线圈工作时，环绕驱动轴2005形成的电场或者磁场均匀分布于驱动轴2005周边，进一步提高无线传输的效率。

在一实施例中，参考图2，无线接收组件2001包括线圈外壳和线圈，线圈外壳呈圆环状，且中部设置有供驱动轴2005穿过的中心孔，线圈外壳的内部形成有环形容纳槽，线圈环绕于环形容纳槽内。

由于此时的无线接收组件2001中部设置有供驱动轴2005穿过的中心孔，线圈外壳的内部形成有环形容纳槽，线圈环绕于环形容纳槽。从而可以使得无线线圈工作时，环绕驱动轴2005形成的电场或者磁场均匀分布于驱动轴2005周边，进一步提高无线传输的效率。

可选地，如图2所示，无线发射组件2002的线圈外壳上设置有贯穿其轴向端面的多个固定孔20013，通过连接件穿过多个固定孔20013将线圈外壳连接于电机200上。

其中，当线圈外在连接件穿过多个固定孔20013将线圈外壳连接于电机200固定孔20013上时，可以很好的将线圈外壳以及线圈相对于电机200的位置固定，无论是电机200运行亦或停止时，线圈外壳以及线圈相对于电机200的位置均不会再发生变化。

可选地，参照图2，无线接收组件2001的线圈外壳上设置有贯穿其轴向端面的多个固定孔20013，通过连接件穿过多个固定孔20013将线圈外壳连接于方向盘转动组件100上。

其中，当线圈外在连接件穿过多个固定孔20013将线圈外壳连接于方向盘转动组件100上时，可以很好的将线圈外壳以及线圈相对于方向盘转动组件100的位置固定，无论是电机200运行或停止时，线圈外壳以及线圈相对于方向盘转动组件100的位置均不会再发生变化。

可选地，固定孔20013的数量最少为三个，且固定孔20013成任意三角形设置，此时，通过上述设置，可以限定充分线圈外壳和线圈的平面位置，且连接件为穿过固定孔20013进行设定，通过固定孔20013和连接件，则全面限定了立体上的自由度，因此，能起到很好的固定效果，保证电机200甚至于使用人员的用电安全。

可选地，连接件可以由螺母和螺帽组成。

可选地，如图2所示，线圈外壳包括第一侧20011和第二侧20012，第一侧20011与第二侧20012相对的一面设置有环形缠绕部，第二侧20012与第一侧20011相对的一面也设置有环形缠绕部，当第一侧20011与第二侧20012贴合时，两个环形缠绕部构成环形容纳槽。

此时，此种设置可以方便根据实际需要调整线圈的缠绕圈数，通过拆解连接件即可以重新对线圈圈数进行调整，以适应不同工作电压的电机200以及方向盘。值得注意的是，此时的线圈外壳可以用于无线发射组件2002以及无线接收组件2001上，并不局限于无线发射组件2002或无线接收组件2001。

可选地，线圈外壳的材质为塑料板或者玻纤板。

塑料板和玻纤板具有较优的物理特性，当其用于缠绕线圈且固定时，能实现较好的无线传输性能。值得注意的是，此处的线圈外壳的材质还可以采用其他的不导电不导磁的材料实现。

可选地，电机200为无刷电机、步进电机以及伺服电机中的任一种。值得注意的是，此处也可以采用内转子电机实现。

可选地，无线发射组件2002的线圈外壳背向无线接收组件2001的一侧20012设置有第二屏蔽层。用于防止无线发射组件2002的线圈外壳背向无线接收组件2001的一侧的磁场和其它结构的电路板或者金属形成涡流，造成能量损耗。

在一实施例中，如图2所示，电机200上设置有安装板2006，无线发射组件2002固定安装于安装板2006面向方向盘转动组件100的一侧。

通过安装板2006将无线发射组件2002进行安装，可以尽量避免改变电机200的结构，而且可以方便第二屏蔽层的设置。

可选地，由于一般电机200的驱动轴2005为金属轴，会在金属轴内部形成循环的电流，造成能量的损耗。将无线发射组件2002与驱动轴2005之间设置有第一屏蔽层。此时，屏蔽层的设置能对多余的磁场进行屏蔽，进而减少驱动轴2005消耗的能量。值得注意的是，此处的屏蔽层可以选用多种隔磁吸波的材料实现。

在一实施例中，如图1所示，具有无线充电功能的方向盘还包括扣件1002和扣座1001，其中，扣件1002设于驱动轴2005上，扣座1001设于方向盘转动组件100上，方向盘转动组件100安装于驱动轴2005时，扣件1002扣接于扣座1001内，以将方向盘转动组件100与驱动轴2005连接固定。

通过上述卡扣结构，可以方便的将方向盘转动组件100固定于驱动轴2005上，也可以方便的将其拆卸。

在一实施例中，无线发射组件2002上还设置有第一无线通讯组件，无线发射组件2002的线圈外壳上设置有第一天线标签，以引出第一无线通讯组件的天线。

其中，第一天线标签可以为产品logo，或者是其他部件，采用金属材料制成，通过此引出第一无线通讯组件的天线可以在保证其信号增强的同时，还能进一步美化其外观。值得注意的是，此处的第一无线通讯组件一般指代常用的无线通讯电路。

可选地，无线接收组件2001上还设置有第二无线通讯组件，无线接收组件2001的线圈外壳上设置有第二天线标签，以引出第二无线通讯组件的天线。

其中，第二天线标签可以为产品logo，或者是其他部件，采用金属材料制成，通过此引出第二无线通讯组件的天线可以在保证其信号增强的同时，还能进一步美化其外观。值得注意的是，此处的第二无线通讯组件一般指代常用的无线通讯电路。

可选地，如图1或图2所示，电机上还设置有电源接口2003和信号交互接口2004，起中，电源接口2003接入电源，信号交互接口2004用于方向盘与赛车之间的信号交互。

可选地，如图1或图2所示，无线接收组件2001还包括轴套2007，所述轴套围设于无线接收组件2001外周，并与驱动轴2005固定连接。

其中，固定连接的方式可以螺丝连接，从而可以将无线接收组件2001与驱动轴2005隔离开来，以保护无线接收组件2001与驱动轴2005。并保证使用安全。

为实现上述目的，本发明还提出一种赛车，赛车包括如上的具有无线充电功能的方向盘。

值得注意的是，因为本发明赛车包含了上述具有无线充电功能的方向盘的全部实施例，因此本发明赛车具有上述具有无线充电功能的方向盘的所有有益效果，此处不再赘述。

如图3和图4所示，赛车还包括无线发射电路和无线接收电路，无线发射电路设置于电机200上，无线接收电路设置于方向盘转动组件100上。

其中，无线发射电路接收电源的电能并将经振荡、滤波处理后用于驱动无线发射组件2002的线圈发射出电能，无线接收电路获取无线接收组件2001的线圈接收的电能，并将其用于为方向盘转动组件100供电。

可选地，如图3所示，无线发射电路包括振荡电路10、过滤电路30、方波发生电路40、第一谐振电路20和输出感应线圈接口j1。

其中，电源输入端v1与过滤电路30的输入端连接，过滤电路30的输出端与振荡电路10的输入端连接，振荡电路10的输出端与方波发生电路40的输入端连接，方波发生电路40的输出端与第一谐振电路20的输入端连接，第一谐振电路20的输出端与输出感应线圈接口j1连接。

其中，电源输入端v1为直流输入，可选择输入一定电压的直流电，如12v直流电，过滤电路30过滤输入的直流电中的交流杂波，振荡电路10使直流电震荡产生第一频率的电流，方波发生电路40根据振荡电路10产生的电流频率输出对应的第一频率的方波，随后方波电流进入第一谐振电路20以滤除其他频率的杂波，最后输出仅有第一频率的方波至无线发射组件2002的线圈以产生变化的磁场。

可选地，振荡电路10可由第一电阻r1和第一电容c1组成，具体连接关系参照图3。

可选地，过滤电路30可由第二电容c2、第三电容c3和第四电容c4组成，具体连接关系参照图3。

可选地，方波发生电路40由第一芯片ic1、第二芯片ic2、第二电阻r2和第三电阻r3组成，具体连接关系参照图3，其中，第一芯片ic1的型号为xkt-412，第二芯片ic2的型号为xkt-335。

第一谐振电路20可由第五电容c5和输出感应线圈接口j1连接的线圈组成，具体体连接关系参照图3。

以下结合图3对无线发射电路的工作原理进行说明：

电路的输入端v1为12v直流电，在通过三级滤波(第二电容c2、第三电容c3和第四电容c4)除去杂波后，会经过一个第一电阻r1和第二电容c1组成的振荡电路10，此结构用来产生一定频率的震荡，可以通过控制r1电阻值和c1电容量来控制产生波的频率，例如，采用12k的电阻和1000pf的电容可以产生53khz的电流。之后电流进入xkt-412和xkt-335两块芯片，xkt-412的工作电压范围为4v～15v，可以根据输入电流的频率输出同频率的方波，高电平为700mv，低电平为-400mv然后输入进xkt-335。xkt-335芯片会根据xkt-412输入进的控制信号进行通断，即切换电力的开关。最终电流经过并联的一个第五电容c5和无线发射组件2002的线圈，第五电容和无线发射组件2002的线圈组成谐振电路，对于处于谐振频率的电流电抗极小，而对其它频率电流电抗极大，因此起到过滤作用。于是53khz的交流电进入了磁感应线圈，由电磁互感的性质，变化的电流使得线圈开始产生变化的磁场。

可选地，如图4所示，无线接收电路包括输入感应线圈接口j2、第二谐振电路50、整流器60、稳压器70、分压过滤电路80和输出接口p1。

其中，第二谐振电路50对主频率外的电流进行过滤，整流器60使交流电变为直流电，稳压器70将不稳定的电压变换为相对稳定的电压。分压过滤电路80分压得到需要的电压值(如5v)，同时过滤可能存在的交流杂波。

可选地，如图4所示，无线接收电路还包括指示灯电路90，其中指示灯电路90用于指示充电线路是否正常工作，即在充电时被点亮。

可选地，参照图4，第六电容c6和第七电容c7构成第二谐振电路50，第一二极管d1和第八电容c8构成整流器60，第二二极管d2、第一电感l1和第三芯片ic3构成稳压器70，第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第九电容c9和第十电容c10构成分压过滤电路80。另外，第七电阻r7和第三二极管d3构成指示灯电路90，其中，第三二极管d3为发光二极管，第三芯片ic1的型号为t3168。

以下结合图4对无线发射电路的工作原理进行说明：

当无线接收组件2001的线圈感应出同频率的交流电后，会同样经过第六电容c6、第七电容c7和线圈组成的谐振电路，对非此频率的电流进行过滤，然而我们此时获得的电压并不稳定，同时产品中硬件的运行需要使用5v的直流电，因此我们在之后接入了一个第一二极管d1以及一个大电容进行整流，第一二极管d1隔断了负电压，并配合第八电容c8抑制电压剧烈变化的功能使交流电最终变为直流。电流之后输入t3168芯片，此芯片可以将不稳定的电压最终输出为恒压,来满足使用的需要。在经过第四电阻r4和第五电阻r5的调节分压以及第九电容c9和第十电容c10过滤杂波之后，在电路末端就可以输出满足需要的恒压如(5v)。至此，我们将一定电压(12v)的电源通过电磁感应原理，将另一电压(5v)的电压无线传输给了另一端的设备。

以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

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